Изоморфизм
Способность химических элементов (атомов) замещать друг друга в кристаллических решётках и минералах, не нарушая их структуры. Впервые описана Митчерлихом в 1819 году как свойство веществ, сходных по химическому составу и кристаллической форме, образовывать смешанные кристаллы. Д. И. Менделеев (1937) связывал это явление с подобием атомов.
Изоморфизм определяется четырьмя группами факторов:
- Близостью свойств атомов (размеры ионно-атомных радиусов, строение внешней электронной оболочки, потенциалы ионизации, сродство к электрону).
- Характером образующегося соединения (количественные соотношения разных атомов и тип химических связей).
- Строением кристаллической решётки.
- Термодинамической обстановкой (температура, давление).
Изоморфизм часто обуславливает сложный химический состав природных соединений и парагенезис элементов в пределах одного минерала. Играет важную роль в миграции элементов в земной коре, особенно редких и рассеянных.
Обычно термин применяется в геолого-минералогических науках. В физической химии его аналогом является понятие «твёрдый раствор» (см. Раствор твёрдый), хотя эти понятия не всегда тождественны.
Выделяют:
- Совершенный и несовершенный виды изоморфизма.
- Типы изоморфизма: изовалентный, гетеровалентный, полярный (направленный), компенсационный, индукционный и другие.
Механизм явления: Причина изоморфизма — меньшая свободная энергия смеси (благодаря большей энтропии). Энтальпия изоморфного соединения обычно положительна, что ограничивает возможность замещения. Захват элемента-примеси происходит, если смешанное соединение имеет более низкий удельный энергетический уровень или большую удельную энтальпию (экзотермичность образования), чем чистое соединение (закон геоэнергетического изоморфизма).
См. также: Ряд изоморфный. Автор: В. И. Лебедев.